摘  要：以數控（kòng）車床為（wéi）基礎，應用關節機器人，采用PLC主從控製方式，通過用戶變量及模塊化程序設計（jì）方法，實現機床加工與自動（dòng）上下料高速契合，滿足用戶自動（dòng）化加工需求。

      關鍵詞：自動上（shàng）下料  主從控（kòng）製  模塊化

      Design of automatic loader system for CNC lathe based on robot
      Abstract: Based on the CNC lathe, by using the joint robot and master-slave control method of PLC, through the user variables and modular program method to realize the automatic parts loading. Key words: Automatic parts loading; PLC master-slave control method; modular program method

          
      前言

      目前，機械化提速已成為我國經濟結構調整的必然趨勢。一（yī）方（fāng）麵，機械化將會使許多傳統製造業，從勞動密集型行業轉變為資本密集型行業；另一方麵，國內的人力（lì）成本越來越高，由於員工不按（àn）照勞動生產規程操作而帶來的工傷索賠（péi）比比皆是（shì），因此，工業流水線上的工作逐漸被機械甚至機器人（rén）替代，產業操（cāo）作工人急劇減少將是大勢所趨。

      根據市場變化，為滿足客戶需求，在現有機床產品基礎上，利用關節機器人進行物料搬運，不僅有效的提高了工作效率，也（yě）為用戶節約了（le）大量的用工成本。本款自動化加工（gōng）單元就是（shì）我公司根據客戶需要為某機械廠量（liàng）身打造的一組高效自動化產品，具有很優秀的市場表現。

      1  、方案說明：

      結合（hé）當（dāng）地具體情況，為該機械廠設計了兩整套方案，具體如下：
      1．機床成“品（pǐn）”字形擺放，機器人固定在中（zhōng）心為機床上下料，位（wèi）置布局如圖1.1所示：
 

         
                                  圖1.1 方案1布置圖

      2．機床在傳（chuán）送（sòng）帶兩邊，機器人在導（dǎo）軌上移動為機床上下料。位置布局如圖1.2所示：
 

        
                                                  圖1.2 方案2布置圖

      綜合以上兩種布局方案，具體說明如下：

      1．以上兩種方（fāng）案均采用主機+從機的控製（zhì）結構，主機采用PLC實現對（duì）機床和機器人的控製，而從機為數控機床PLC僅控製機床（chuáng）動作。

      2．數控機（jī）床均采用廣州數控係統，係統本身沒有總線結構，因（yīn）此兩種方案（àn）均采用I/O點實（shí）現自（zì）動化單元設備之間通訊（xùn）。

      3．第二（èr）種方案中的機器人需（xū）要在軌道（dào）上移動，故此對機器人本身位（wèi）置的定位（wèi）精度要求較高，目前實現起來有一定（dìng）難度，而（ér）且第二種方案（àn）所（suǒ）需占地麵積相對較大，所以在本次課題中采用了第一種方案（àn），第（dì）二種留作機械（xiè）廠擴建時備用。
綜上所述：采用外置PLC作為主（zhǔ）機，各個機床作為它的從機。如圖1.3所示。
 

       
                                            圖1.3 PLC通（tōng）訊示意（yì）圖

      外置PLC作為（wéi）主機的主要優勢就是可（kě）以擴展它的IO接口，滿足控製需求。本課題中外置PLC主要是控（kòng）製機器人的（de）動作，以及機器人與機床銜接時的信號處理（例如：輸入信號中（zhōng）的防護（hù）門（mén）開（kāi）到位等；輸出信號中的機器人卡爪（zhǎo）到位等）。各個（gè）機床的（de）數控係統隻要把機床（chuáng）控製好，以（yǐ）及反饋和接收一部分信號即（jí）可（例如（rú）：輸入（rù）信號中的機器人空閑（xián）信號等；輸出信號中（zhōng）的請求機器人服務信號等）。

      2  硬件（jiàn）接口

        機床與機器人之間的通訊信號如表2.1和表2.2所示：
        表2.1機器人的聯機信號（相對於（yú）機（jī）器人）
       
   

        3  軟（ruǎn）件流（liú）程

      本自動化加工單元具體動作流程如圖3.1所示：
      

                                      圖3.1 軟件（jiàn）流程圖

       
                                  圖4.1 機器人上料過程程序（xù）

       4.2 機（jī）器人控製程序

      下麵同樣以機器人上料程序為例，對機器人在上料過程中（zhōng）動作程序編製的思路及過程進行簡要說明。機器人上料動作（zuò）過程（chéng）主要通過在空間記錄（lù）的三個位（wèi）置點加home點完成。上料過程中，機床（chuáng）準（zhǔn）備就（jiù）緒（xù）後，向機器人發出上（shàng）料（liào）允許信號“MT1Request”，將機床卡盤鬆卡控製交給機器人，機（jī）器人收（shōu）到上料允許信號後（hòu）按（àn）照預先編好的空（kōng）間位置，順序控製機床卡盤鬆卡及自（zì）身卡爪張開與閉合，從而完成整套上料動作。上（shàng）料結束後，待機器人返回到機床外部之後將機器人上料完成信號“ESCMAC1”置“1”，機床開始零件加工（gōng）運行。在這裏由於本類型機器人沒有（yǒu）碼垛功能，因此在上料（liào）和下料過程中對多個上（shàng）料和下料位置采用循環控製，這裏不多贅述。

DEF MAC1HI( )
    GLOBAL INTERRUPT DECL 3 WHEN $STOPMESS==TRUE DO IR_STOPM ( )
    INTERRUPT ON 3
    BAS (#INITMOV,0 )
HI1RDY=False
ESCMAC1=False
Wait for MT1Request  //等（děng）待機床1發出上料信號
$BWDSTART=FALSE
PDAT_ACT=PPDAT3
FDAT_ACT=FP3
BAS(#PTP_PARAMS,30)
PTP XP3
$BWDSTART=FALSE
PDAT_ACT=PPDAT1
FDAT_ACT=FP1
BAS(#PTP_PARAMS,20)
PTP XP1
$BWDSTART=FALSE
LDAT_ACT=LCPDAT1
FDAT_ACT=FP2
BAS(#CP_PARAMS,0.2)
LIN XP2
HI1RDY=TRUE
Wait for GP1Tighten   //等待機床1卡盤卡緊
RobGPOpen=false   //機器人卡（kǎ）爪張（zhāng）開信號置“0”（機器人卡爪為內卡狀態）
RobGPClose=True   //機器人卡爪閉合信號（hào）置“1”（機器人卡爪為內卡狀態）
wait for SGPClose   //等待機器人卡爪閉合（hé）（即內卡鬆開）到（dào）位信號
HI1RDY=False
$BWDSTART=FALSE
LDAT_ACT=LCPDAT2
FDAT_ACT=FP1
BAS(#CP_PARAMS,0.2)
LIN XP1
$BWDSTART=FALSE
PDAT_ACT=PPDAT4
FDAT_ACT=FP3
BAS(#PTP_PARAMS,30)
PTP XP3
ESCMAC1=TRUE    //機器人上料（liào）完成信號
$BWDSTART=FALSE
PDAT_ACT=PDEFAULT
FDAT_ACT=FHOME
BAS(#PTP_PARAMS,50)
PTP XHOME     //機器人回到home位置
END           //機器（qì）人給機床1上料動作結束

       5  結語

      目前，本款自（zì）動化加工單元已經為用戶服（fú）務，並且得到了客戶的肯定。隨著工業自動化的（de）發展，相信更多的自動化（huà）生產單元必將成為解（jiě）決國內用工荒及降低人（rén）力（lì）成本的簡單有效方式之一。另（lìng）外數控機床作為工業的母機其在我國工（gōng）業（yè）發展（zhǎn）中（zhōng）的地（dì）位已毋庸置疑，而與數控機（jī）床相結合（hé）的自（zì）動化加工單（dān）元直接影（yǐng）響其工作效率和人力成本（běn）。因此我們有理（lǐ）由相信作為提（tí）高數控機床工作效（xiào）率的重要一環，自動化加工單元的開發同樣有著廣闊的市場前景。 

     （文自：沈陽機床股份有限公司）